JP6619136B2 - 複合柱構造及び既設コンクリート柱更新工法 - Google Patents

Description

本発明は、既設のコンクリート柱を更新するための複合柱構造及び既設コンクリート柱更新工法に関する。

従来から、既設の古いコンクリート柱が劣化することによる倒壊等を防止するために、既設のコンクリート柱の近傍で別途に新設の柱を建ててから、新設の柱に電線を付け替える更新工法が提案されている。

しかし、別途に新設の柱を設置する更新工法によると、新設の柱を建てるための新たな敷地の確保が必要となり、また、新設の柱を支持するための基礎等を新たに築造することが必要となる。

このため、この更新工法は、新たな敷地の確保が困難な場合に用いることができないものとなり、また、基礎等の新たな築造のために必要となる全体の施工期間が長期化するだけでなく、施工コストが増大するおそれがあった。そこで、既設のコンクリート柱を利用して更新するものとして、例えば、特許文献１、２に開示される更新工法が提案されている。

特許文献１に開示された更新工法は、既設のコンクリート電柱を地際部分から切除したのち、地中に残存する根入れ部の内部に骨材を投入するとともに、下部短尺鋼管柱材の下半部を挿入して短尺鋼管柱材と根入れ部との間の隙間にモルタルを打設することで、短尺鋼管柱材を建て込み、この短尺鋼管柱材の上端に順次中間短尺鋼管柱材と上部短尺鋼管柱材とを連結、固定して、一定高さの鋼管柱を形成するものである。

また、特許文献２に開示された更新工法は、電気鉄道用高架橋上に設けられた高欄等の張り出し部に補強用の半割鋼管が植設されるものであり、既設のコンクリート柱の根元部分に外側から密着するように補強用の半割鋼管が組み付けられるとともに、補強用の半割鋼管が枠体を用いて張り出し部に固定されるものである。

特開２０００−１９９３５７号公報 特開平８−２３２５０５号公報

しかし、特許文献１に開示された更新工法は、既設のコンクリート電柱が地際部分から切除されて、コンクリート電柱の内部鉄筋を地際部分で露出させた根入れ部が形成されるため、露出した内部鉄筋の腐食が進行することで、既設のコンクリート電柱が根入れ部で強度低下を引き起こすおそれがあった。また、特許文献１に開示された更新工法は、下部短尺鋼管柱材と根入れ部との間の隙間に打設されたモルタルに水みちが形成されるおそれがあり、既設のコンクリート電柱の根入れ部で腐食の進行が著しくなるという問題点があった。

さらに、特許文献１に開示された更新工法は、既設のコンクリート電柱よりも鋼管柱材の径が必ず小さくなるため、鋼管柱材の耐力を大きくすることが困難であり、電柱に作用する荷重が大きい場合に適用することが設計的に難しい。

特許文献２に開示された更新工法は、既設のコンクリート柱の既設基部の外側から補強用の半割鋼管が設置されるため、補強後の既設基部の耐力が、既設基部の当初設計時の耐力を上回ってしまう可能性が高い。そのため、特許文献２に開示された更新工法は、補強後の既設基部の耐力が地盤基礎部の耐力を上回ってしまうため、点検や補修が非常に困難となる地盤基礎部において、構造としての破壊が生じることから、地盤基礎部の破壊を回避するために、過大なベースプレートや固定するための枠材等が必須のものとなり、地盤基礎部の負担を低下させることが必要となる。

特許文献２に開示された更新工法は、既設のコンクリート柱に外側から密着するように組み付けられる補強用の半割鋼管が、既設のコンクリート柱や高欄等の張り出し部をそのまま利用するものであるため、既設のコンクリート柱や高欄等が経年劣化により強度低下している場合に、補強用の半割鋼管を十分に支持することができないおそれがあった。また、特許文献２に開示された更新工法は、補強用の半割鋼管やこれを固定するための枠材、ベースプレート等に複雑な形状の鋼材が用いられるため、半割鋼管等の材料コストが増大するおそれがあった。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、既設のコンクリート柱を利用して、架線柱、配電柱等を容易に更新して倒壊等を防止することのできる複合柱構造及び既設コンクリート柱更新工法を提供することにある。

第１発明に係る複合柱構造は、既設のコンクリート柱を更新するための複合柱構造であって、地盤面から突出した既設基部と、前記既設基部を覆うように設けられる拡径管とを備え、前記既設基部は、既設のコンクリート柱を切断することにより形成されて、前記拡径管は、前記既設基部の上方に配置される縮径部と、前記縮径部よりも内径を大きくするとともに前記既設基部の外径から所定距離離間した拡径部と、前記縮径部と前記拡径部との境界で、前記縮径部の内径から前記拡径部の内径まで、内径を増大させた境界段部と、を有し、前記既設基部に被せられた前記拡径部及び前記境界段部の内側に、経時硬化性材料が前記境界段部の内面全面に当接するまで充填され、前記境界段部は、前記境界段部の内面を前記既設基部の側に向けた状態で、前記拡径部の内側に向けて突出させて配置されていることを特徴とする。

第２発明に係る複合柱構造は、第１発明において、前記既設基部は、地盤面から高さ方向に前記既設基部の外径の１．５倍以上とした位置で、既設のコンクリート柱を切断することにより形成されることを特徴とする。

第３発明に係る複合柱構造は、第１発明又は第２発明において、前記既設基部は、略中空状に形成された内空部を有し、前記内空部に補強鋼材が挿通されることを特徴とする。

第４発明に係る複合柱構造は、第３発明において、前記補強鋼材は、鋼管、形鋼又は鉄筋が用いられることを特徴とする。

第５発明に係る複合柱構造は、前記拡径管は、前記拡径部の内面から前記既設基部の外面に向けて突出する複数の突出部材が設けられることを特徴とする。
第６発明に係る複合柱構造は、前記縮径部の内径は、前記既設基部の地盤面から突出した突出部の外径よりも小さいことを特徴とする。

第７発明に係る既設コンクリート柱更新工法は、既設のコンクリート柱を更新するための既設コンクリート柱更新工法であって、地盤面から高さ方向に所定の位置で既設のコンクリート柱を切断して、地盤面から突出した既設基部を形成する切断工程と、前記既設基部の上方に配置される縮径部、前記縮径部よりも内径を大きくするとともに前記既設基部の外径から所定距離離間した拡径部、及び前記縮径部と前記拡径部との境界で、前記縮径部の内径から前記拡径部の内径まで、内径を増大させた境界段部を有する拡径管を、前記境界段部の内面を前記既設基部の側に向けた状態で、前記拡径部の内側に向けて突出させて前記既設基部を覆うように設ける設置工程と、前記既設基部に被せられた前記拡径部及び前記境界段部の内側に、経時硬化性材料を前記境界段部の内面全面に当接するまで充填する充填工程とを備えることを特徴とする。

第８発明に係る既設コンクリート柱更新工法は、前記充填工程では、前記既設基部に被せられた前記拡径部を、アンカー部材又は支持部材により支持しながら、前記拡径部の内側に充填した前記経時硬化性材料を硬化させることを特徴とする。

第１発明〜第８発明によれば、縮径部と拡径部との境界に境界段部が形成されて、拡径管の拡径部から既設基部の突出部に鉛直荷重が伝達され、既設基部により地盤面に鉛直荷重が伝達されるため、新設の鋼管柱として設置された拡径管の自重及び外力による沈下、倒壊等を防止することが可能となる。

第１発明〜第８発明によれば、新設の拡径管での縮径部の径を既設のコンクリート柱の径と同程度とすることができるため、新設の鋼管柱の耐力を大きくすることが可能となる。そのため、新設の鋼管柱に大きな外力が作用する場合でも、過大なベースプレートや複雑な形状の部材等を設けることを必要としないで、既設のコンクリート柱を利用して、架線柱、配電柱等を短期間で経済的に更新することが可能となる。

第１発明〜第８発明によれば、既設基部を覆うようにして拡径管が設けられるため、既設基部の内空部に充填された経時硬化性材料や、既設基部の内部に配設されたＰＣ鋼線等が外部に露出しないものとなり、既設基部の内空部のモルタル等に水みちが形成されることを回避して、また、ＰＣ鋼線の腐食の進行を抑制することで、既設のコンクリート柱の既設基部の腐食を防止して、既設のコンクリート柱を利用した拡径管の倒壊等を防止することが可能となる。

特に、第２発明によれば、既設基部の突出部と拡径管の拡径部とが、高さ方向に所定の延長の範囲で重複させて設けられるものとなり、拡径管に作用する水平荷重及び曲げモーメントが拡径管の拡径部から既設基部の突出部に伝達されることで、既設のコンクリート柱の既設基部を利用して、新設の鋼管柱として設置された拡径管の水平荷重及び曲げモーメントによる倒壊等を防止することが可能となる。

特に、第３発明、第４発明によれば、既設基部の内空部に補強鋼材を挿通させることで、既設のコンクリート柱がプレストレストコンクリート柱であった場合に、その切断により、その既設のコンクリート柱の内部に配設されたＰＣ鋼線の張力が消滅するものとなっても、既設基部の内空部に設けられた補強鋼材で、ＰＣ鋼線の張力に代替する補強を実現することが可能となる。

特に、第５発明によれば、拡径部の内面から既設基部の突出部の外面に向けて突出する複数の突出部材が設けられることで、拡径部の高さ方向の上段及び下段で突出部材の突出長を異ならせて、地盤面に対する拡径管の傾斜角度を微調整して、また、拡径部の周方向の各々の箇所で突出部材の突出長を異ならせて、既設基部に対する拡径管の水平位置を微調整させることで、架線柱、配電柱等を短期間で経済的に更新することが可能となる。

また、第５発明によれば、その突出部材が、新設の拡径管と、既設のコンクリート柱と一体化した経時硬化性材料との間のずれ止めとして作用することによって、構造としてより大きな曲げ耐力及び鉛直耐力を確保することができる。

特に、第７発明、第８発明によれば、既設のコンクリート柱を利用することで、新たな敷地を必要とすることなく、架線柱、配電柱等を短期間で経済的に更新して、更新した架線柱、配電柱等の倒壊を防止することが可能となり、また、既設基部に被せられた拡径管の拡径部を、アンカー部材又は支持部材により支持しながら、拡径部の内側の空間に充填した経時硬化性材料を硬化させることで、経時硬化性材料が硬化して一定の強度を発揮するまで、所定の時間が経過するまでの間、アンカー部材又は支持部材で拡径管を支持して、拡径管の倒壊等を防止することが可能となり、所定の時間が経過するまでの間での架線柱等の近傍における鉄道等の運用が可能となる。

本発明を適用した複合柱構造を示す全体斜視図である。 （ａ）は、本発明を適用した複合柱構造が用いられる切断前の既設のコンクリート柱を示す全体正面図であり、（ｂ）は、切断後の既設のコンクリート柱を示す全体正面図である。 本発明を適用した複合柱構造を示す正面図である。 本発明を適用した複合柱構造で既設基部の内空部に挿通された補強鋼材を示す正面図である。 本発明を適用した複合柱構造で既設基部の内空部に挿通された補強鋼材を示す平面図である。 本発明を適用した複合柱構造で拡径管の拡径部に設けられた突出部材を示す正面図である。 本発明を適用した複合柱構造で拡径管の拡径部に設けられた突出部材を示す平面図である。 本発明を適用した既設コンクリート柱更新工法で新設の鋼管柱に付け替えられる電線を示す全体正面図である。 本発明を適用した既設コンクリート柱更新工法で既設のコンクリート柱を切断して既設基部を形成する切断工程を示す正面図である。 本発明を適用した既設コンクリート柱更新工法で既設のコンクリート柱を切断してから既設基部の内空部に補強鋼材を挿通する工程を示す正面図である。 本発明を適用した既設コンクリート柱更新工法で既設基部を覆うように拡径管を設ける設置工程を示す正面図である。 本発明を適用した既設コンクリート柱更新工法で拡径管の拡径部に設けられた突出部材を締め込む工程を示す正面図である。 本発明を適用した既設コンクリート柱更新工法で既設基部に被せられた拡径部の内側に経時硬化性材料を充填する充填工程を示す正面図である。 本発明を適用した既設コンクリート柱更新工法で既設基部に被せられた拡径部をアンカー部材で支持する工程を示す正面図である。 本発明を適用した既設コンクリート柱更新工法で既設基部に被せられた拡径部を支持部材で支持する工程を示す正面図である。 （ａ）は、本発明を適用した複合柱構造で拡径管に作用する鉛直荷重等を示す正面図であり、（ｂ）は、従来の補強用半割鋼管で半割鋼管に作用する鉛直荷重等を示す正面図である。 本発明を適用した複合柱構造でテーパ状の拡径部を有する拡径管を示す正面図である。

以下、本発明を適用した複合柱構造１を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明を適用した複合柱構造１は、図１に示すように、主に、架線柱、配電柱等として設置された既設のコンクリート柱７を更新するために用いられるものである。

既設のコンクリート柱７は、図２（ａ）に示すように、幅方向Ｘに所定の外径Ｄ１を有する断面略円形状等に形成されて、高さ方向Ｙに所定の延長を有する略中空状等のプレストレストコンクリート等の柱体が用いられる。

既設のコンクリート柱７は、プレストレストコンクリート等の柱体が長期間設置されて経年劣化したものとなり、下端部７ａが地盤内８に根入れされて、地盤面８ａから上端部７ｂまで上方に向けて延びて設置された状態となっている。

既設のコンクリート柱７は、図２（ｂ）に示すように、下端部７ａを地盤内８に根入れしたまま、地盤面８ａから高さ方向Ｙに所定の位置でプレストレストコンクリート等の柱体が切断されることで、既設基部２を形成させるものとなる。

本発明を適用した複合柱構造１は、図３に示すように、地盤面８ａから突出した既設基部２と、既設基部２を覆うように設けられる拡径管３とを備える。

既設基部２は、地盤面８ａから突出した突出部２１と、地盤内８に根入れされた根入部２２とを有して、所定の外径Ｄ１を有する既設のコンクリート柱７を切断することにより、突出部２１で所定の外径Ｄ１を有するものとして形成される。

既設基部２は、例えば、地盤面８ａから高さ方向Ｙに突出部２１の外径Ｄ１の１．５倍以上、２．５倍以下とした位置、特に、突出部２１の外径Ｄ１の２．０倍程度とした位置で、既設のコンクリート柱７を切断することにより形成されるものとなる。

既設基部２は、略中空状の既設のコンクリート柱７を切断して形成されるため、突出部２１から根入部２２まで連続して略中空状に形成された内空部２０を有するものとなる。既設基部２は、例えば、突出部２１の外径Ｄ１を１５０ｍｍ〜４００ｍｍ程度として、また、厚さＴを５０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度、内径Ｄ０を５０ｍｍ〜１００ｍｍ程度とする。

既設基部２は、例えば、突出部２１の外径Ｄ１を３５０ｍｍとしたときに、地盤面８ａから突出した突出部２１の高さ方向Ｙの延長Ｌ１が７００ｍｍ程度となる。既設基部２は、例えば、地盤内８に根入れされた根入部２２の高さ方向Ｙの延長Ｌ２が２０００ｍｍ程度となる。

拡径管３は、断面略円形状で略中空状の鋼管等が用いられるものであり、既設基部２の上方に配置される縮径部３１と、縮径部３１よりも内径Ｄ２を大きくした拡径部３２とを有する。拡径管３は、例えば、ＳＴＫ４００（ＪＩＳ Ｇ ３４４４）が用いられて、板厚ｔを３．２ｍｍ〜１２．７ｍｍ程度として、必要に応じて、めっき処理が施されるものとなる。

拡径管３は、例えば、縮径部３１の内径Ｄ３を１４５ｍｍ〜４００ｍｍ程度、拡径部３２の内径Ｄ２を１５５ｍｍ〜４５０ｍｍ程度として、縮径部３１と拡径部３２との境界で、縮径部３１の内径Ｄ３から拡径部３２の内径Ｄ２まで内径を増大させて境界段部３０が形成される。拡径管３は、例えば、拡径部３２の高さ方向Ｙの延長Ｌ３が７００ｍｍ程度以上となる。

拡径管３は、拡径部３２の内径Ｄ２を突出部２１の外径Ｄ１以上の大きさとして、既設基部２を覆うように設けられることで、拡径部３２が既設基部２に被せられるものとなる。拡径管３は、拡径部３２が既設基部２に被せられて、拡径部３２の内面３２ａと、既設基部２の突出部２１の外面２１ａとが、例えば、２ｍｍ〜２５ｍｍ程度離間して、又は、当接される。

拡径管３は、既設基部２に被せられた拡径部３２の内側の空間Ｓで、少なくとも、境界段部３０と突出部２１との間に、モルタル等の経時硬化性材料４が充填される。経時硬化性材料４は、流動性の高い流動材料が所定の時間を経過することにより硬化して固結材料となるものであり、モルタル又はコンクリートのほか、樹脂系等の速硬性の高い接着材等が用いられる。

経時硬化性材料４は、既設基部２の内空部２０から、少なくとも、拡径管３の境界段部３０まで、拡径部３２の内側の空間Ｓに充填されて、所定の時間の経過後に硬化するものとなる。経時硬化性材料４は、拡径部３２の内側の空間Ｓに充填されて硬化することで、境界段部３０の内面３０ａに硬化した経時硬化性材料４が当接されるものとなる。

本発明を適用した複合柱構造１は、図４に示すように、必要に応じて、既設基部２の内空部２０に補強鋼材５が設けられてもよい。このとき、既設基部２は、高さ方向Ｙで根入部２２の所定の位置から突出部２１まで、補強鋼材５が連続して内空部２０に挿通されるものとなり、補強鋼材５の上端５ａを既設基部２の内空部２０から上方に向けて突出させることができる。

補強鋼材５は、図５に示すように、断面略円形状等の鋼管５０、Ｈ形鋼、山形鋼、溝形鋼等の形鋼５１、又は、異形鉄筋等の鉄筋５２が用いられる。補強鋼材５は、複数の鉄筋５２が略円形状等に並べて配置される場合に、必要に応じて、これらの鉄筋５２を取り囲むようにしてフープ筋５２ａが設けられることで、補強鋼材５のせん断強度を向上させたものとなる。

本発明を適用した複合柱構造１は、図６に示すように、必要に応じて、例えば、拡径管３の拡径部３２を板厚方向に貫通させて、ネジ又はボルト等の複数の突出部材３５が設けられる。このとき、拡径管３は、拡径部３２の内面３２ａから既設基部２の突出部２１の外面２１ａに向けて、先端部３５ａが突出する複数のネジ等の突出部材３５が設けられるものとなる。

突出部材３５は、例えば、拡径部３２の高さ方向Ｙで、２段に亘って設けられる。突出部材３５は、これに限らず、拡径部３２の高さ方向Ｙの延長Ｌ３が大きくなった場合等に、拡径部３２の高さ方向Ｙで、３段以上に亘って設けられてもよい。突出部材３５は、図７に示すように、例えば、拡径部３２の周方向Ｗの３箇所〜８箇所程度で、互いに略等間隔に配置される。

本発明を適用した既設コンクリート柱更新工法は、図８に示すように、既設のコンクリート柱７が支持する電線８０等をクレーン８１等に仮受けさせた状態で、既設のコンクリート柱７を切断してから、既設のコンクリート柱７と略同一高さの拡径管３に電線８０等を付け替えて、新設の鋼管柱となる拡径管３で電線８０等が支持されるものとなる。

本発明を適用した既設コンクリート柱更新工法は、既設のコンクリート柱７を更新するためのものであり、図９〜図１３に示すように、既設のコンクリート柱７を切断して既設基部２を形成する切断工程と、既設基部２を覆うように拡径管３を設ける設置工程と、拡径管３の拡径部３２の内側に経時硬化性材料４を充填する充填工程とを備える。

切断工程では、最初に、図９に示すように、長期間設置されて経年劣化したプレストレストコンクリート等の既設のコンクリート柱７を、地盤面８ａから高さ方向Ｙに所定の位置で切断して、地盤面８ａから突出部２１が突出した既設基部２を形成する。

このとき、既設基部２は、略中空状に形成された内空部２０を有して、地盤面８ａから突出した突出部２１の高さ方向Ｙの延長Ｌ１が、突出部２１の外径Ｄ１の１．５倍以上、２．５倍以下となり、例えば、突出部２１の外径Ｄ１の２．０倍程度としたものとなる。

切断工程では、図１０に示すように、必要に応じて、既設基部２の内空部２０に補強鋼材５を設ける場合に、高さ方向Ｙで既設基部２の根入部２２から突出部２１まで連続させて、図５に示すように、鋼管５０、形鋼５１又は鉄筋５２等の補強鋼材５を、既設基部２の内空部２０に挿通させる。

このとき、補強鋼材５は、プレストレストコンクリートの既設のコンクリート柱７の内部に配設されたＰＣ鋼線７０で、既設のコンクリート柱７の切断により既存の張力が消滅するものとなるが、この消滅した張力に代替する補強として、既設基部２の内空部２０に鋼管５０等が設けられるものとなる。また、補強鋼材５は、図１０に示すように、既設基部２の内空部２０で、補強鋼材５として用いられた鋼管５０の内側及び外側を塞ぐようにして、鋼板又は樹脂板等の蓋部材２０ａが設けられる。

次に、設置工程では、図１１に示すように、既設基部２の上方から拡径管３の拡径部３２を被せて、拡径管３の縮径部３１が既設基部２の上方に配置されるものとなるように、拡径管３の拡径部３２を地盤面８ａに設置して、既設基部２を覆うようにして拡径管３を設ける。

このとき、拡径管３は、拡径部３２の内側の空間Ｓで、縮径部３１と拡径部３２との境界に形成された境界段部３０が、境界段部３０の内面３０ａを下方に向けた状態で、拡径部３２の内側に向けて突出させて配置されるものとなる。

次に、設置工程では、図１２に示すように、必要に応じて、拡径管３の拡径部３２に複数の突出部材３５が設けられる場合に、拡径部３２の高さ方向Ｙで複数段に亘って設けられた各々の突出部材３５を締め込んで、拡径管３の拡径部３２の内面３２ａから、既設基部２の突出部２１の外面２１ａに向けて、突出部材３５の先端部３５ａを突出させる。

このとき、突出部材３５は、拡径部３２の高さ方向Ｙの上段及び下段で、拡径管３の拡径部３２の内面３２ａから各々の先端部３５ａが突出する突出長Ｖを異ならせることで、拡径管３の拡径部３２の内面３２ａと、既設基部２の突出部２１の外面２１ａとの離間距離を調節して、地盤面８ａに対する拡径管３の傾斜角度θを微調整させるものとなる。

また、突出部材３５は、図７に示すように、拡径部３２の周方向Ｗの複数箇所で、拡径管３の拡径部３２の内面３２ａから各々の先端部３５ａが突出する突出長Ｖを異ならせることで、拡径管３の拡径部３２の内面３２ａと、既設基部２の突出部２１の外面２１ａとの離間距離を調節して、既設基部２に対する拡径管３の水平位置を微調整させるものとなる。

次に、充填工程では、図１３に示すように、拡径管３の側面に形成した貫通孔３３等から、流動性が高い状態の経時硬化性材料４を、拡径部３２の内側の空間Ｓに注入して、既設基部２の内空部２０から、少なくとも、拡径管３の境界段部３０まで、拡径管３の拡径部３２の内側の空間Ｓに、経時硬化性材料４が充填されるものとなる。

このとき、既設基部２は、鋼板又は樹脂板等の蓋部材２０ａが、既設基部２の内空部２０を塞ぐようにして設けられることで、経時硬化性材料４の下方に向けた移動が、蓋部材２０ａで遮断されるものとなり、既設基部２の下端から地盤内８に経時硬化性材料４が流出することを防止して、既設基部２の内空部２０で経時硬化性材料４が十分に充填されるものとなる。

次に、充填工程では、貫通孔３３に蓋を設置する等の防食処理を施してから、拡径部３２の内側の空間Ｓに充填した経時硬化性材料４を、所定の時間の経過により硬化させて、硬化して固結材料となった経時硬化性材料４を、拡径管３の境界段部３０の内面３０ａに当接させる。

充填工程では、図１４、図１５に示すように、必要に応じて、既設基部２に被せられた拡径管３の拡径部３２を、アンカー部材６０又は支持部材６１により支持しながら、拡径部３２の内側の空間Ｓに充填した経時硬化性材料４を硬化させてもよい。

このとき、アンカー部材６０は、図１４に示すように、拡径管３の下端の一部に設けられたリブ部３４にケミカルアンカー等を挿通して地盤内８に設けられるものであり、主に、拡径部３２の内側の空間Ｓに充填した経時硬化性材料４が硬化して一定の強度を発揮するまで、所定の時間が経過するまでの間、拡径管３が倒壊することのないように、拡径管３を支持するものとなる。

また、支持部材６１は、図１５（ａ）に示すように、拡径管３の拡径部３２から地盤面８ａまで延びて設けられて、又は、図１５（ｂ）に示すように、拡径管３の拡径部３２から既設のコンクリート柱７の近傍の高欄８２等まで延びて設けられることで、主に、経時硬化性材料４が硬化して一定の強度を発揮するまで、所定の時間が経過するまでの間、拡径管３が倒壊することのないように、拡径管３を支持するものとなる。

本発明を適用した既設コンクリート柱更新工法は、既設のコンクリート柱７を利用することで、新たな敷地を必要とすることなく、架線柱、配電柱等を短期間で経済的に更新して、更新した架線柱、配電柱等の倒壊を防止することが可能となる。特に、本発明を適用した既設コンクリート柱更新工法は、充填工程で、既設基部２に被せられた拡径管３の拡径部３２を、アンカー部材６０又は支持部材６１により支持しながら、拡径部３２の内側の空間Ｓに充填した経時硬化性材料４を硬化させることで、経時硬化性材料４が硬化して一定の強度を発揮するまで、所定の時間が経過するまでの間、アンカー部材６０又は支持部材６１で拡径管３を支持して、拡径管３の倒壊等を防止することが可能となり、所定の時間が経過するまでの間での架線柱等の近傍における鉄道等の運用が可能となる。

本発明を適用した複合柱構造１は、図１６（ａ）に示すように、新設の鋼管柱として拡径管３を設置したときに、拡径管３の高さ方向Ｙで縮径部３１から拡径部３２に向けて、拡径管３の自重等が略鉛直荷重Ｐとして作用するものとなる。このとき、本発明を適用した複合柱構造１は、縮径部３１と拡径部３２との境界で、境界段部３０の内面３０ａを下方に向けた状態で、境界段部３０が拡径部３２の内側に向けて突出させて配置されるため、境界段部３０の内面３０ａに当接させて硬化した経時硬化性材料４に、境界段部３０の内面３０ａから略鉛直荷重Ｐの一部が伝達されるものとなる。

本発明を適用した複合柱構造１は、境界段部３０の内面３０ａから硬化した経時硬化性材料４に略鉛直荷重Ｐの一部が伝達されることで、経時硬化性材料４に伝達された略鉛直荷重Ｐの一部が、さらに既設基部２の突出部２１に伝達されて、略鉛直荷重Ｐの一部としての分担荷重Ｐ１が、既設基部２の突出部２１から地盤面８ａに作用するものとなる。また、本発明を適用した複合柱構造１は、経時硬化性材料４に伝達された略鉛直荷重Ｐの一部を除いて、残りの略鉛直荷重Ｐが拡径管３の拡径部３２に伝達されて、略鉛直荷重Ｐの残部としての分担荷重Ｐ２が、拡径管３の拡径部３２の下端から地盤面８ａに作用するものとなる。

本発明を適用した複合柱構造１は、拡径管３の自重等の略鉛直荷重Ｐが、既設基部２の突出部２１と拡径管３の拡径部３２とで、分担荷重Ｐ１及び分担荷重Ｐ２として分担されて地盤面８ａに作用するため、局所的に集中した略鉛直荷重Ｐを地盤面８ａに負担させないものとなる。これにより、本発明を適用した複合柱構造１は、地盤面８ａに略鉛直荷重Ｐを集中的に負担させないものすることで、地盤面８ａに設けられた基礎等が略鉛直荷重Ｐにより損壊することを回避して、新設の鋼管柱として設置された拡径管３の自重及び外力による沈下、倒壊等を防止することが可能となる。

これに対して、従来の補強用半割鋼管９は、図１６（ｂ）に示すように、高さ方向Ｙの上部から下部まで、半割鋼管９３の側壁９２の内径Ｄ４を略同一としたストレート状に形成されるため、半割鋼管９３の自重等が略鉛直荷重Ｐとして作用したときに、既設コンクリート柱９１に略鉛直荷重Ｐの一部が伝達されることなく、略鉛直荷重Ｐの全部が半割鋼管９３の側壁９２から真っ直ぐに地盤面８ａに作用するものとなる。従来の補強用半割鋼管９は、略鉛直荷重Ｐの全部が地盤面８ａに局所的に集中して作用することから、地盤面８ａに設けられた基礎等が略鉛直荷重Ｐにより損壊して、半割鋼管９３で補強された既設コンクリート柱９１が倒壊するおそれがあった。

また、従来の補強用半割鋼管９は、半割鋼管９３で補強した既設コンクリート柱９１の倒壊を防止するために、ベースプレート９４に挿通されたアンカーボルト９５を地盤内８に設けることが必要となる。さらに、従来の補強用半割鋼管９は、略鉛直荷重Ｐや水平方向に作用する支圧荷重が基礎に集中することを回避するために、既設コンクリート柱９１の根入れ部分９０から離間させて、アンカーボルト９５を地盤内８に設けることが必要となる。このため、従来の補強用半割鋼管９は、半割鋼管９３に過大なベースプレート９４を設けることが必要となり、アンカーボルト９５に別途の防食処理を施すことも必要となり得るため、材料コストや施工コストが増大するおそれもあった。従来の補強用半割鋼管９は、半割鋼管９３で補強した既設コンクリート柱９１の倒壊を防止するために、半割鋼管９３を固定するための別途の枠材等の補強部材が必要となることもあるため、材料コストや施工コストが増大するおそれもあった。

本発明を適用した複合柱構造１は、新設の拡径管３での縮径部３１の径を既設のコンクリート柱７の径と同程度とすることができるため、新設の鋼管柱の耐力を大きくすることが可能となる。そのため、本発明を適用した複合柱構造１は、新設の鋼管柱に大きな外力が作用する場合でも、過大なベースプレート９４を設けることを必要としないで、また、別途の枠材等の補強部材を設けることを必要としないで、既設のコンクリート柱７を利用して、架線柱、配電柱等を短期間で経済的に更新することが可能となる。本発明を適用した複合柱構造１は、縮径部３１と拡径部３２との境界に境界段部３０が形成されるため、硬化した経時硬化性材料４が境界段部３０で高さ方向Ｙに係止されるものとなり、高さ方向Ｙのずれ止め等を必ずしも設けなくても、拡径管３と経時硬化性材料４とを確実に一体化させることが可能となる。

本発明を適用した複合柱構造１は、既設基部２の上方に配置される縮径部３１が、既設基部２の中心軸から所定の距離Ｒ１で離間して、従来の補強用半割鋼管９での既設コンクリート柱９１の中心軸から側壁９２までの距離Ｒ２よりも、縮径部３１を離間させた距離Ｒ１が小さいものとなる。これにより、本発明を適用した複合柱構造１は、ストレート状に形成された半割鋼管９３から地盤面８ａに作用する曲げモーメントＭ２よりも、縮径部３１を有する拡径管３から地盤面８ａに作用する曲げモーメントＭ１の方が小さいものとなるため、拡径管３の変形や地盤面８ａに設けられた基礎等の損壊を防止することが可能となる。

本発明を適用した複合柱構造１は、既設基部２の突出部２１と拡径管３の拡径部３２とが、高さ方向Ｙで所定の延長Ｌ１の範囲で重複させて設けられるものとなり、拡径管３に作用する水平荷重Ｑ及び曲げモーメントＭが拡径管３の拡径部３２から既設基部２の突出部２１に伝達されることで、既設のコンクリート柱７の既設基部２を利用して、新設の鋼管柱として設置された拡径管３の水平荷重Ｑ及び曲げモーメントＭによる倒壊等を防止することが可能となる。なお、圧力Ｈ１は、拡径部３２の上部側方で水平方向に作用する荷重であり、圧力Ｈ２は、拡径部３２の下部側方で水平方向に作用する荷重である。さらに、本発明を適用した複合柱構造１は、既設のコンクリート柱７と比較して自重の小さい鋼管柱が新設されるため、更新した架線柱、配電柱等の耐震性を向上させることが可能となる。

本発明を適用した複合柱構造１は、既設基部２を覆うようにして拡径管３が設けられるため、既設基部２の内空部２０に充填された経時硬化性材料４や、既設基部２の内部に配設されたＰＣ鋼線７０等が外部に露出しないものとなり、既設基部２の内空部２０の経時硬化性材料４に水みちが形成されることを回避して、また、ＰＣ鋼線７０の腐食の進行を抑制することで、既設のコンクリート柱７の既設基部２の腐食を防止して、既設のコンクリート柱７を利用した拡径管３の倒壊等を防止することが可能となる。

本発明を適用した複合柱構造１は、図５に示すように、既設基部２の内空部２０に補強鋼材５を挿通させることで、既設のコンクリート柱７の切断により、プレストレストコンクリートの既設のコンクリート柱７の内部に配設されたＰＣ鋼線７０の張力が消滅するものとなっても、既設基部２の内空部２０に設けられた補強鋼材５で、ＰＣ鋼線７０の張力に代替する補強を実現することが可能となる。

本発明を適用した複合柱構造１は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、既設基部２の内空部２０に鋼管５０又は形鋼５１が挿通されることで、補強鋼材５の高さ方向Ｙで構造の連続性を確保して、既設基部２を強固に補強することが可能となり、特に、図５（ｂ）に示すように、既設基部２の内空部２０に形鋼５１を挿通させたとき、特定の平面方向に対する重点的な補強の実現が可能となる。本発明を適用した複合柱構造１は、図５（ｃ）に示すように、既設基部２の内空部２０に鉄筋５２を挿通させたとき、補強鋼材５の材料コストの増大を抑制することが可能となる。本発明を適用した複合柱構造１は、図４に示すように、補強鋼材５の上端５ａを既設基部２の内空部２０から上方に向けて突出させることで、硬化した経時硬化性材料４により補強鋼材５と拡径管３とを強固に一体化させることが可能となる。

本発明を適用した複合柱構造１は、図１２に示すように、拡径部３２の内面３２ａから既設基部２の突出部２１の外面２１ａに向けて突出する複数の突出部材３５が設けられることで、拡径部３２の高さ方向Ｙの上段及び下段で突出部材３５の突出長Ｖを異ならせて、地盤面８ａに対する拡径管３の傾斜角度θを微調整して、また、図７に示すように、拡径部３２の周方向Ｗの各々の箇所で突出部材３５の突出長Ｖを異ならせて、既設基部２に対する拡径管３の水平位置を微調整させることで、架線柱、配電柱等を短期間で経済的に更新するが可能となる。

本発明を適用した複合柱構造１は、拡径部３２の内面３２ａから既設基部２の突出部２１の外面２１ａに向けて突出する突出部材３５が設けられることで、硬化した経時硬化性材料４が突出部材３５で高さ方向Ｙに係止されるものとなり、高さ方向Ｙのずれ止め等を必ずしも設けなくても、拡径管３と経時硬化性材料４とを確実に一体化させて、構造としてより大きな曲げ耐力及び鉛直耐力を確保することが可能となる。なお、ずれ止め効果をさらに高めること等を目的として、図１４に示すように、拡径管３の内側で経時硬化性材料４の上方に、ダイヤフラム４０等を設けることは、設計的なバリエーションである。

本発明を適用した複合柱構造１は、図３に示すように、既設基部２を覆うように設けられる拡径管３が、略鉛直方向で真っ直ぐに延びるストレート状の拡径部３２を有するものであるが、これに限らず、図１７に示すように、高さ方向Ｙで傾斜して延びるテーパ状の拡径部３２を有するものとされてもよい。本発明を適用した複合柱構造１は、ストレート状の拡径部３２を有する拡径管３が用いられることで、既設のコンクリート柱７に接近させて拡径管３を設けることができるものとなり、また、テーパ状の拡径部３２を有する拡径管３が用いられることで、拡径管３と既設基部２及び経時硬化性材料４との鉛直方向の荷重伝達支圧面積が増大するため、拡径管３の鉛直耐力を向上させることができるものとなる。

本発明を適用した複合柱構造１は、更新した架線柱、配電柱等が、さらに長期間設置された場合であっても、既設基部２及び経時硬化性材料４が拡径部３２に覆われて保護されているため、既設基部２及び経時硬化性材料４の経年劣化が抑制されて、拡径管３及び表層の経時硬化性材料４を更新対象とするのみで、長期間設置された架線柱、配電柱等をあらためて容易に更新することが可能となる。

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。

１ ：複合柱構造
２ ：既設基部
２０ ：内空部
２０ａ ：蓋部材
２１ ：突出部
２１ａ ：突出部の外面
２２ ：根入部
３ ：拡径管
３０ ：境界段部
３０ａ ：境界段部の内面
３１ ：縮径部
３２ ：拡径部
３２ａ ：拡径部の内面
３３ ：貫通孔
３４ ：リブ部
３５ ：突出部材
３５ａ ：先端部
４ ：経時硬化性材料
４０ ：ダイヤフラム
５ ：補強鋼材
５ａ ：補強鋼材の上端
５０ ：鋼管
５１ ：形鋼
５２ ：鉄筋
５２ａ ：フープ筋
６０ ：アンカー部材
６１ ：支持部材
７ ：コンクリート柱
７ａ ：下端部
７ｂ ：上端部
７０ ：ＰＣ鋼線
８ ：地盤内
８ａ ：地盤面
８０ ：電線
８１ ：クレーン
８２ ：高欄
Ｘ ：幅方向
Ｙ ：高さ方向

Claims (8)

1. 既設のコンクリート柱を更新するための複合柱構造であって、
   地盤面から突出した既設基部と、前記既設基部を覆うように設けられる拡径管とを備え、
   前記既設基部は、既設のコンクリート柱を切断することにより形成されて、
   前記拡径管は、前記既設基部の上方に配置される縮径部と、前記縮径部よりも内径を大きくするとともに前記既設基部の外径から所定距離離間した拡径部と、前記縮径部と前記拡径部との境界で、前記縮径部の内径から前記拡径部の内径まで、内径を増大させた境界段部と、を有し、前記既設基部に被せられた前記拡径部及び前記境界段部の内側に、経時硬化性材料が前記境界段部の内面全面に当接するまで充填され、
   前記境界段部は、前記境界段部の内面を前記既設基部の側に向けた状態で、前記拡径部の内側に向けて突出させて配置されていること
   を特徴とする複合柱構造。
2. 前記既設基部は、地盤面から高さ方向に前記既設基部の外径の１．５倍以上とした位置で、既設のコンクリート柱を切断することにより形成されること
   を特徴とする請求項１記載の複合柱構造。
3. 前記既設基部は、略中空状に形成された内空部を有し、前記内空部に補強鋼材が挿通されること
   を特徴とする請求項１又は２記載の複合柱構造。
4. 前記補強鋼材は、鋼管、形鋼又は鉄筋が用いられること
   を特徴とする請求項３記載の複合柱構造。
5. 前記拡径管は、前記拡径部の内面から前記既設基部の外面に向けて突出する複数の突出部材が設けられること
   を特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の複合柱構造。
6. 前記縮径部の内径は、前記既設基部の地盤面から突出した突出部の外径よりも小さいこと
   を特徴とする請求項１〜５の何れか１項記載の複合柱構造。
7. 既設のコンクリート柱を更新するための既設コンクリート柱更新工法であって、
   地盤面から高さ方向に所定の位置で既設のコンクリート柱を切断して、地盤面から突出した既設基部を形成する切断工程と、前記既設基部の上方に配置される縮径部、前記縮径部よりも内径を大きくするとともに前記既設基部の外径から所定距離離間した拡径部、及び前記縮径部と前記拡径部との境界で、前記縮径部の内径から前記拡径部の内径まで、内径を増大させた境界段部を有する拡径管を、前記境界段部の内面を前記既設基部の側に向けた状態で、前記拡径部の内側に向けて突出させて前記既設基部を覆うように設ける設置工程と、前記既設基部に被せられた前記拡径部及び前記境界段部の内側に、経時硬化性材料を前記境界段部の内面全面に当接するまで充填する充填工程とを備えること
   を特徴とする既設コンクリート柱更新工法。
8. 前記充填工程では、前記既設基部に被せられた前記拡径部を、アンカー部材又は支持部材により支持しながら、前記拡径部の内側に充填した前記経時硬化性材料を硬化させること
   を特徴とする請求項７記載の既設コンクリート柱更新工法。

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